摘要：本文分析NEDC工況的特徵，根據NEDC功能的特徵提出能量回饋優化的方法, 即增大電制動扭矩，降低及消除液壓制動的損耗，也給出電制動扭矩的邊界。同時，本文也採用電液分離解耦制動的方式來消除液壓制動的影響。 試驗表明，電液解耦制動的方式明顯提升了能量回饋，增加了續航里程。
能源和環保問題促使新能源汽車研究深入而廣泛開展．純電動汽車作為一種新型的交通工具以其清潔無汙染、驅動能量源多樣化、能量效率高等優點成為現代汽車的發展趨勢 ［１］ 。
目前，國家對於純電動汽車的續航里程及能耗的測試標準及方法是按照 《GB/T18386電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》中規定的NEDC工況進行的，續航里程和百公里電耗是國家對電動汽車的財政補貼的重要參考值，因此，研究基於NEDC工況提高電動汽車的續航里程和降低電動汽車能耗顯得尤為重要。
通過能量回饋，可有效回收車輛滑行和制動時的動能，使車輛續駛里程增加10 % ～30 % [2] 。可見通過能量回饋可以提高電動汽車的續航里程及降低純電動汽車的能耗。對於純電動汽車制動能量回收量的評價和試驗方法是按照《QC/T1089電動汽車再生制動系統要求及試驗方法》進行，而《QC/ T1089電動汽車再生制動系統要求及試驗方法》規定的測試工況是《GB/T 18386電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》中的NEDC循環工況，因此，基於NEDC循環工況研究純電動汽車的能量回饋是十分必要的。
車輛能量回饋受測試工況、車速、驅動電動機轉速、制動轉矩及電池組荷電狀態(State of charge, SOC)、溫度等參數的影響。在車輛滑行能量回饋過程中，文獻 [2] 認為電動機最大轉矩、電池組充電功率對滑行制動力矩有約束。研究結果表明，能量回饋策略還需要考慮電動機溫度及電池組溫度的限制，並存在最佳制動轉矩使得能量回饋效率最高。本文以代號為ABEV的某型號電動汽車為例，利用電動汽車動力總成性能測試試驗檯(轉轂)，以永磁同步電機及三元鋰電為研究對象，研究了 NEDC 循環工況的減速度特徵、電機特性曲線電池溫度及SOC對回饋充電功率的影響及對能量回饋的影響的變化規律。討論了目前在NEDC工況減速速段制動的方式組成；在試驗檯上對能量回饋特性進行了試驗分析；基於實測數據，提出了優化方法並驗證。並通過試驗驗證了該方法的有效性。
- 能量回饋的影響因素
車輛減速的能量回收過程中，回饋量的大小受眾多因素影響，車輛的動能 （車速）、電機的回饋能力、電池包允許充電的電量、整車充電系統能量傳遞的效率 （電機發電回饋時電動機及控制器整體效率和電池組充電效率） 等影響，而溫度通過影響電池包可充電量，間接影響整車能量回饋大小。基於NEDC的工況的電動汽車能量回饋研究車輛行車的車速是按照NEDC的車速曲線要求來做研究測試的。
（1） 對NEDC工況的解析分析
根據國標 186386 規定 NEDC 工況 1 個循環中包括 4 個市區基本工況和 1 個郊區工況，如圖 1所示，能量回饋時在 NEDC 的工況的中減速部分 （如圖 2【3】 、圖 3 【3】 所示）才作用，因此研究車輛減速部分 （如下頁）
表 1、第 51 頁表 2 中操作狀態為減速的部分） 尤為重要。從表 1【3】 、表 2 【3】 中可以得出在 NEDC 工況下不同減速段的減速度不同，即能量回饋時扭矩不同；同一個減速段的減速度也不同 （如表 1 中的 17 速度段和表 2中的 17速度段），即能量回饋時扭矩不同。而 NEDC 工況的減速度由風阻、滾阻、電制動或者電制動及液壓制動阻力共同產生。如式 1 所示，等式右邊定值（整車質量是定值,基於 NEDC 工況的減速度也是定值）；同一個車速下等式左邊的滾阻、風阻在車輛確定後也是定值，因此調節降低液壓制動，甚至去除液壓制動，增加電制動才能提高能量回饋量。
如式1所示增加電制動力矩才能提高能量回饋量，從而增加續航里程。然後，由於電機系統特性影響，也不能太多的增大電機制動扭矩，電機扭矩的計算公式如式2所示，高速段電機的回饋能力較弱。實際上，追求電機電機高效區，一般都用電機MAP標定電機的特性曲線，讓電機工作的曲線儘量落在高效區。如圖4所示電機轉速-扭矩特性MAP圖,在低速段電機扭矩較大，即回饋能力強；在高速段電機的扭矩較小，即回饋能力較弱。除此之外，電機、電機控制器的溫度也影響著電機回饋的扭矩和效率。
（3） 電池充電特性對電制動回饋的影響
如下頁圖5所示，以某充電功率最大為36kW的電池包為例，不同溫度下，電池可充電的功率與SOC的關係，可見在隨著SOC的升高，可充電的電量在減少，即SOC較高是能接受制動回饋的電量減少，SOC為100 % 時完全不能回饋充電。同時，隨著溫度過低或者過高也影響充電功率(低於0℃度不能充電，高於45℃不能充電)。而國標186386規定20℃~30℃是充電功率最大的情況。如式3所示，可以充電的功率也是電機回饋功率的限值。電機回饋功率不能大於可充電的功率，否則，會出現電池過充，輕則導致故障不能影響行車，重則導致電池損毀。
T c —可充電的功率產生扭矩，單位為N.
m；
P m —可充電的功率，單位為kW；
n—電機轉速，單位為rpm；
2 基於N ED C 工況下的電機回饋扭矩限制分析
綜上所述，基於NEDC的工況純電動汽車能量回饋扭矩F大小取決於車速、電機可輸出的扭矩、電池可充進去的電量，即如式7所示。
F=min （ T c ； T m ； F e ） （7）
分析 T c 、 T m 、 F e 可以得出，只有在SOC比較高的情況下 T c 才起限制作用，在SOC低於98 % 時電池已經可以按照最大的充電功率允許充電。即一般在NEDC工況測試的第一
個循環起到限制作用，只有的循環中不發揮作用。由1（2）分析可得 T m 在車輛高速段起限制作用，由式 （4） 可得在高速段風阻 f roll作用較大，平衡NEDC工況下的大部分阻力，僅需 T m 發揮最大值即可。同時，在式 （2）中，儘量減少甚至去除液壓制動 F h ,保障電制動扭矩 F e 最大。
3 電制動扭矩分析及優化
當前電動汽車產生電制動力方式由滑行回饋和制動回饋兩種方式，滑行回饋一般在有車速時松加速踏板即可開始滑行回饋，回饋大小與車速有關，如下頁圖6所示。制動回饋需要踩制動踏板才能產生回饋扭矩，而目前踩制動回饋和液壓制動沒有解耦，即踩制動踏板產生制動回饋時也伴隨著液壓摩擦消耗能量。
（1） 當前，電制動回饋的效果
目前，普遍的做法是在NEDC工況下儘量採用滑行回饋在NEDC工況減速段產生減速來制動，同時回饋充電把電能回饋到電池包中。而ENDC工況中郊區工況和市區工況的減速段減速不一樣，郊區減速度更大，因充電功率kW
而僅僅採用滑行回饋的方式不能完全滿足減速段制動需求，需要踩制動踏板增加減速度來補充。以某型號電動汽車的電制動分析為例分析。如圖6所示，滑行回饋扭矩 （回饋扭矩為負數表示） 與車速的關係。如圖7所示，市區工況均不需要踩制動就可以跟蹤上NEDC工況曲線，而郊區工況時需要踩制動踏板減速，制動減速就會存在液壓摩擦制動消耗動能的問題。
（2） 能量回饋優化方法
從式 2 可知，要增加能量回饋必須的減少甚至取消液壓制動的影響，在 NEDC的工況下由於同一減速段有兩種的減速度需求，因此，僅僅靠滑行回饋一個動作不能滿足兩種減速度的要求。踩制動踏板回饋時解耦電制動和液壓制動成為一種必然的選擇，即踩制動踏板時僅有電制動作用，液壓制動不起作用，日前，博世推出的 I-booster 系統就是典型的踩制動時電制動和液壓制動解耦的案例。如圖 8 所示，在 NEDC 循環工況中踩制動踏板也是僅僅只有電制動增強，而沒有液壓制動損耗機械動能。
（3） 能量回饋優化效果驗證
利用轉轂在 NEDC 工況下測試驗證 I-booster電液解耦的制動方案，對ABEV1#車、ABEV2#、ABEV13#車的續航里程影響，對比如下頁表3。
4 道路試驗結果
為了驗證能量回饋優化在實際道路上的有效性，特地將兩臺車按照同一個路線在實際道路上行車測試，測試路線如下頁圖 9，測試後的數據分析及能耗對比如下頁表 4，可以得出來在行駛工況相同的道路上能量優化後的能量回收效果也明顯較優化前的高。
5 結論
（1） 本文分析 NEDC 工況能量回饋的特徵，從方程式得出增加能量回饋的辦法，增加續航里程的辦法就是減少制動摩擦損耗，增加能量回饋扭矩。
（2）基於NEDC工況分析純電動汽車能量回饋的影響因素分析，表明車速、驅動電動機最大制動轉矩、電池組可充電電量、SOC 及電池組溫度對能量回饋扭矩制約性的影響，表明最大回饋扭矩能取得的範圍界線。
（3） 分析當前基於 NEDC 工況的制動方式，指出其中的可以優化的方法，並通過優化驗證，通過優化驗證說明該方法可行。
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